加厚油管管端成形工艺研究.pdf

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1、现代制造工程2010年第5期制造技术／工艺装备加厚油管管端成形工艺研究孔玲1，仇平2，刘彦凯3(1燕山大学轧制设备及成套技术教育部工程研究中心，秦皇岛066004；2燕山大学机械工程学院，秦皇岛066004；3天津重型装备工程研究有限公司，天津300400)摘要：针对加厚油管的管端成形，提出“闭式聚料、开式成形”的镦锻工艺，并应用有限元分析软件Deform-3D对4’73mm×5．51mm的加厚油管管端成形过程进行模拟，得到其变形规律。设计适合此工艺的模具，并在实际生产中推广使用。该T艺使生产效率提高，模具寿命加长，具有优越性。关键词：加厚油管；管端；镦锻

2、；数值模拟；模具中图分类号：TG386．43；TG394文献标识码：B文章编号：167l—3133(2010J05—0076—04StudyonformingprocessoftheoilpipewithupsetendsKONGLin91，QIUPin92，LIUYah-kai’(1EngineeringResearchCenterofRollingEquipmentandCompleteTechnologyofMinistryofEducation，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，Hebei，China；2Col

3、legeofMechanicalEngineering，YanshanUnive璐ity，Qinhuangdao066004，Hebei，China；3TianjinHeavyMachineryandEngineeringResearchCo．，Ltd．，Tianjin300400，China)Abstract：Adieforgingisbuiltandthedeformationregularityofthe咖73mm×5．51mmoilpipewithupsetendsisanalyzedbya3Dsimulationsoftware．Thesuita

4、bledieisdesignedandispopularizedintheactualproduction．Theefficiencyisadvancedandthelifeofdieisprolonged，80themethodisadvanced．Keywords：oilpipewithupsetends；endsofthepipe；upset；numefieMsimulation；die0引言油管是一种油井管，是油田采油机械的关键组成部分之一。我国油井管(油管、套管、钻杆、钻铤)使用量每年约为120万吨，耗资100亿元，其中油管用量占总量的17％～2

5、2％⋯。按常用结构形式不同，油管分为不加厚油管和两端加厚的油管(也叫外加厚油管)。不加厚油管两端不镦粗，在合金钢管头加工外螺纹，这种油管两端的强度低于管体的强度；外加厚油管两端进行镦粗，然后整体热处理，在镦粗部分加工外螺纹，这种油管与管体等强度【2J。近年来，随着石油勘探开发的难度增大，油管的服役条件日益苛刻和复杂，加厚油管以其连接强度上的优越性得到了越来越广泛的应用。管端成形是生产加厚油管的关键环节，它直接决定着加厚油管的连接强度，但传统的加工方法存在模具寿命低、锻件废品率高等缺点，增加了生产成本。因此，研究加厚油管管端成形工艺成为油管生产行业关心的一个

6、重要课题。笔者针对加厚油管管端成形76提出了“闭式聚料、开式成形”的镦锻T艺，数值模拟和生产实践表明，新丁艺不仅能提高加厚油管的质量和生产效率，延长模具寿命，而且降低了生产成本。1成形工艺分析1．1工艺比较加厚油管的加工方法通常有两种：一种是厚壁管经锯切下料直接车削而成；另一种是探伤后的钢管镦锻而成。由于油管管坯的长度很长，通常为6m、6．5m、7．5m、8．5m、9．5m五种规格，采用第一种方法往往存在刚性差、振动大和热变形大等缺点，给加工带来了一定的难度，而且加厚区集中在管端很小的部分，车削加工方法不能优化加厚区的组织结构和机械性能，也造成了材料的浪费

7、，所以一般采用第二种镦锻的方法来加工加厚油管。传统的管端成形镦锻工艺为“闭式聚料、闭式成形”。这种工艺的优点是塑性金属在变形过程中处于三向受压的状态，有利于锻件成形和保证充满难以成形的棱角，且节约材料。但这种方法也存在着一定的制造技术／工艺装备现代制造工程2010年第5期弊端，它对下料精度要求高，如果送料不足容易出现折叠、充不满等缺陷，而送料过多又会在凸模和凹模之间形成很高的纵向飞边，易“抱死”芯轴，形成巨大的拔模力，容易拉伤、拉断芯轴∞J。为了解决这些问题，笔者对传统工艺进行了改进，提出“闭式聚料、开式成形”的镦锻工艺，即在镦锻力较小的聚料工步，采用闭式

8、镦锻有利于成形又不会产生太高的纵向飞边，发生管坯“抱死”芯轴的可能